用于檢測(cè)通過(guò)晶體管器件的電流的裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別地，涉及檢測(cè)通過(guò)晶體管器件的電流的裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些電路中，能夠在大的電流范圍上準(zhǔn)確檢測(cè)通過(guò)晶體管器件的大電流是有用的，晶體管器件例如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。在汽車應(yīng)用中，在大的電流范圍上的高精度檢測(cè)可能特別有用，因?yàn)槠渲惺褂昧烁唠娏麟姵仉娫?。為了維持一定的有效度，需要檢測(cè)電流并且不會(huì)引起由于檢測(cè)機(jī)制導(dǎo)致的實(shí)質(zhì)損失。
[0003]已知的主要檢測(cè)技術(shù)包括提供耦合到主MOSFET器件的檢測(cè)M0SFET，以抽取與主電流成比例的小檢測(cè)電流。一般地，檢測(cè)MOSFET以特定比例小于主MOSFET器件，這限定了由檢測(cè)MOSFET抽取的電流的比例。為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確檢測(cè)，該比率通常是低的。然而，比率必須是高的以實(shí)現(xiàn)高效。高效一般意味著檢測(cè)MOSFET引起非常低的功率損失。因此，在已知的電流檢測(cè)電路中很難在準(zhǔn)確度和效率之間設(shè)計(jì)折衷方案。
[0004]現(xiàn)有的檢測(cè)MOSFET通常只在高電流處用作單點(diǎn)保險(xiǎn)絲，或者在非常小的范圍上用于檢測(cè)電流。另外，現(xiàn)有的電流檢測(cè)電路不能充分解決準(zhǔn)確度和效率之間的平衡問(wèn)題。因此，電流檢測(cè)被限制到小范圍的可測(cè)電流并且方案的可行性很低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請(qǐng)披露了用于使用占空比的大范圍電流測(cè)量的裝置、方法和集成電路。用于檢測(cè)通過(guò)晶體管器件的電流的裝置可能包括接口，被配置為接收來(lái)自晶體管器件的電流用于檢測(cè)。另外，裝置可能包括耦合到接口的傳感器元件，所述傳感器元件被配置為接收來(lái)自晶體管器件的電流和產(chǎn)生響應(yīng)的傳感器電壓。裝置可能包括被配置為控制傳感器元件的占空比的檢測(cè)控制電路。
[0006]用于檢測(cè)通過(guò)晶體管器件的電流的集成電路的實(shí)施例可能包括接口，所述接口被配置為接收來(lái)自晶體管器件的電流用于檢測(cè)。另外，集成電路可能包括耦合到接口的傳感器元件，所述傳感器元件被配置為接收來(lái)自晶體管器件的電流和產(chǎn)生響應(yīng)的傳感器電壓。集成電路可能包括被配置為控制傳感器元件的占空比的檢測(cè)控制電路。
[0007]用于檢測(cè)通過(guò)晶體管器件的電流的方法的實(shí)施例可能包括接收來(lái)自晶體管器件的電流用于在接口處檢測(cè)，所述接口被配置為從晶體管器件接收電流。另外，實(shí)施例可能包括用傳感器元件產(chǎn)生傳感器電壓，傳感器電壓響應(yīng)于來(lái)自晶體管器件的電流。實(shí)施例可能還包括用檢測(cè)控制電路控制傳感器元件的占空比。
【附圖說(shuō)明】
[0008]從以下詳細(xì)描述結(jié)合附圖通過(guò)本發(fā)明思想的示例來(lái)說(shuō)明可以明顯得出根據(jù)本發(fā)明的其它方面。
[0009]圖1示出了具有電流檢測(cè)晶體管的晶體管電路的一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖；
[0010]圖2示出了用于在晶體管器件中檢測(cè)電流的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖；
[0011]圖3示出了用于使用占空比的大范圍電流測(cè)量的系統(tǒng)的實(shí)施例的電路原理圖；
[0012]圖4示出了用于使用占空比的大范圍電流測(cè)量的占空比的實(shí)施例；
[0013]圖5示出了用于多通道電流檢測(cè)的系統(tǒng)的實(shí)施例的原理圖；.
[0014]圖6示出了用于使用占空比的大范圍電流測(cè)量的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
[0015]圖7示出了用于使用占空比的大范圍電流測(cè)量的方法的另一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]在描述中，相似的附圖標(biāo)記可能用于表示相似的元件。
[0017]可以理解的是這里一般性描述的實(shí)施例中的和附圖中示出的元件可以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。因此，以下各種實(shí)施例的更具體的描述，以及圖中的示出，并不是為了限制本申請(qǐng)的范圍，而只是代表不同的實(shí)施例。當(dāng)實(shí)施例的不同方面在圖中示出時(shí)，除非特別指出，這些圖不必是按比例繪制。
[0018]本發(fā)明可能包括在不離開(kāi)其思想和基本特征的情況下的其它特定形式。所描述的實(shí)施例在各方面中只是作為示例性的而不是限制。因此，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求限定而不是通過(guò)這些詳細(xì)說(shuō)明表明。與權(quán)利要求相當(dāng)?shù)姆秶秃x內(nèi)的所有的變化被包括在它們的范圍中。
[0019]參考本說(shuō)明書中的特征，優(yōu)點(diǎn)，或相似的術(shù)語(yǔ)并不意味著本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的所有特征和優(yōu)點(diǎn)必須或是在一個(gè)實(shí)施例中。而是，關(guān)于這些特征和優(yōu)點(diǎn)的術(shù)語(yǔ)被認(rèn)識(shí)是結(jié)合實(shí)施例描述的特征，優(yōu)點(diǎn)或者特色被包含在至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，貫穿說(shuō)明書的特征和優(yōu)點(diǎn)的討論，以及相似的術(shù)語(yǔ)，可能但不是必須指相同的實(shí)施例。
[0020]另外，所描述的本發(fā)明的特征，優(yōu)點(diǎn)和特色在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中可能以任何合適的方式被組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)這里的描述，本發(fā)明可以在沒(méi)有一個(gè)或多個(gè)具體的特征或特別的實(shí)施例的優(yōu)先下實(shí)施。在其它情況中，另外的特征和優(yōu)點(diǎn)可能在某些實(shí)施例中，而不是在本發(fā)明的所有實(shí)施例中出現(xiàn)。
[0021]說(shuō)明書中的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”或類似的表述意味著與指定的實(shí)施例相聯(lián)系的特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，說(shuō)明書中的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”和類似的表述可能，但不是必須的，都涉及相同的實(shí)施例。
[0022]在這里描述了多個(gè)實(shí)施例，至少部分描述的實(shí)施例使能使用占空比的大范圍電流測(cè)量用于晶體管器件，例如功率MOSFETο有利的是，這種實(shí)施例允許準(zhǔn)確和高分辨率的電流測(cè)量。另外，這種實(shí)施例可能是非常有效的，因?yàn)殡娏飨南鄬?duì)低。特別地，由于通過(guò)占空比測(cè)量，根據(jù)占空比的電流測(cè)量可能降低功率損耗，從而增加系統(tǒng)的效率。
[0023]用于使用占空比的大范圍電流測(cè)量的器件的實(shí)施例可能以電子器件的許多不同的形式實(shí)施。電子器件的一些例子包括用于汽車或海上應(yīng)用的半導(dǎo)體器件，用于工廠自動(dòng)化系統(tǒng)的控制器，備用電源系統(tǒng)的元件，等等。不限制可能將這里描述的技術(shù)的實(shí)施例包含在普通類型的應(yīng)用上。
[0024]現(xiàn)有實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)包括在單個(gè)檢測(cè)電路中提供電流檢測(cè)，呈現(xiàn)出高準(zhǔn)確度和高效率。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)施例不需要大量的電路占用面積，因?yàn)樵诙嗤ǖ乐g可能共享模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。另外，在高側(cè)區(qū)和低側(cè)區(qū)之間的數(shù)字電平移位器需要的電路占用面積可能是減少的，因?yàn)榭赡鼙粋鞲衅骶€路的元件功能性替代。
[0025]圖1示出了晶體管電路100的一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。在一個(gè)實(shí)施例中，晶體管電路100包括主晶體管102和檢測(cè)晶體管104。例如，主晶體管102可能是MOSFET器件。在另外的實(shí)施例中，MOSFET器件可能是功率M0SFET，例如，該功率MOSFET被配置為傳導(dǎo)高強(qiáng)度電流用于汽車應(yīng)用。檢測(cè)晶體管104也可能是MOSFET器件。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，主晶體管102和檢測(cè)晶體管104分別連接到漏極節(jié)點(diǎn)⑶106和柵極節(jié)點(diǎn)(G) 108。在一個(gè)實(shí)施例中，主晶體管102包括Kelvin節(jié)點(diǎn)(K) 112用于提供主晶體管102的源極節(jié)點(diǎn)110處的電勢(shì)的準(zhǔn)確測(cè)量。另外，檢測(cè)晶體管104可能提供檢測(cè)電流到檢測(cè)電流節(jié)點(diǎn)(Isense) 114。
[0027]圖1的實(shí)施例提供被配置為傳導(dǎo)電流(I..)的主晶體管102和被配置為提供可測(cè)量的檢測(cè)電流(Isense)的檢測(cè)晶體管，檢測(cè)電流可能是部分電流(Is_eE)用于外部檢測(cè)。在實(shí)施例中，檢測(cè)晶體管104可能被配置為提供檢測(cè)電流，該檢測(cè)電流以一預(yù)定的比率小于主電流。例如，這個(gè)比率可能通過(guò)主晶體管102和檢測(cè)晶體管104的相對(duì)大小來(lái)確定。如果，例如，主晶體管102比檢測(cè)晶體管104大η倍，檢測(cè)晶體管104可能被配置為提供主電流的I/η的檢測(cè)電流。
[0028]圖2示出了用于檢測(cè)在晶體管電路100中電流的系統(tǒng)200的一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)200在集成電路中實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，晶體管電路100是被配置為傳導(dǎo)如圖1中所示的主電流(Israra)的M0SFET。晶體管電路100可能包括主晶體管102和檢測(cè)晶體管104，如圖1所示。在本實(shí)施例中，主晶體管102和檢測(cè)晶體管104可能被集成到晶體管器件封裝中，如圖2中的晶體管電路100所示。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)200包括電流檢測(cè)器件202。電流檢測(cè)器件202可能耦合到晶體管電路100。例如，電流檢測(cè)器件可能包括電池接口 220用于耦合到晶體管器件的漏